JP2009097971A

JP2009097971A - Rotational speed detection apparatus

Info

Publication number: JP2009097971A
Application number: JP2007269361A
Authority: JP
Inventors: Kouya Yoshida; 航也吉田; Itsuhito Komatsu; 逸人小松
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-10-16
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2009-05-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotational speed detection apparatus excellent in durability and detection resolution. <P>SOLUTION: The rotational speed detection apparatus includes a rotor 11 joined to an object to be detected in such a way as to be integrally rotated and having at least two protrusion parts at different positions in a rotating direction and a stator 12 arranged in such a way as to surround the rotor 11. The rotational speed detection apparatus further includes a rotation probe voltage applying means for applying a rotation probe voltage to the stator 12 in such a way that a voltage vector may rotate at a prescribed rotational speed; a current detection means for detecting a current flowing through the stator 12; and a rotational speed computing means for determining the rotational speed of the object to be detected on the basis of a current detected by the current detection means. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、モータなどの回転速度を検出するための回転速度検出装置に関する。 The present invention relates to a rotation speed detection device for detecting a rotation speed of a motor or the like.

誘導電動機のベクトル制御には、ステータ電流の角周波数とロータの回転速度（角周波数）との差の情報が必要である。そのため、ベクトル制御を行う誘導電動機には、そのロータの回転速度を検出するための回転速度センサが取り付けられている。
回転速度センサの一つの例は、タコジェネレータである。タコジェネレータは、直流機を発電機として用いたもので、回転速度に比例する電圧を生成するものである。 The vector control of the induction motor requires information on the difference between the angular frequency of the stator current and the rotational speed (angular frequency) of the rotor. Therefore, a rotation speed sensor for detecting the rotation speed of the rotor is attached to the induction motor that performs vector control.
One example of a rotational speed sensor is a tacho generator. The tacho generator uses a DC machine as a generator, and generates a voltage proportional to the rotational speed.

回転速度センサの他の例は、ロータリエンコーダである。ロータリエンコーダは、検出対象とともに回転するスリット円板と、このスリット円板を挟んで配置された光源および検出器の対とを備えている。スリット円板には、外周部に等間隔で複数のスリットが形成されている。光源と検出器との間の光路は、スリットに対応する位置に設定されている。スリット円板の回転に伴い、光源からの光はスリットを通過する状態と、スリット円板で遮光される状態とで切り換わる。検出器からは、光が入射するたびに検出パルスが出力される。そこで、この検出パルスの時間間隔が測定され、隣接スリット間の回転角を当該時間間隔で除することによって、回転角速度が演算される。
特開平５−１７２５８３号公報 Another example of the rotational speed sensor is a rotary encoder. The rotary encoder includes a slit disk that rotates together with a detection target, and a pair of a light source and a detector disposed with the slit disk interposed therebetween. In the slit disk, a plurality of slits are formed at equal intervals on the outer periphery. The optical path between the light source and the detector is set at a position corresponding to the slit. As the slit disk rotates, the light from the light source switches between a state where it passes through the slit and a state where it is shielded by the slit disk. A detection pulse is output from the detector every time light enters. Therefore, the time interval of the detection pulse is measured, and the rotation angular velocity is calculated by dividing the rotation angle between adjacent slits by the time interval.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-172583

タコジェネレータは、直流機を用いて構成されるため、整流子とブラシとが摩擦する構成である。そのため、耐久性に課題がある。
ロータリエンコーダでは、回転角速度の演算には２パルスの入力が必要である。そのため、検出分解能がスリット間隔によって制限される課題がある。
そこで、この発明の目的は、耐久性および検出分解能に優れた回転速度検出装置を提供することである。 Since the tacho generator is configured using a direct current machine, the commutator and the brush are configured to rub. Therefore, there is a problem in durability.
In the rotary encoder, input of two pulses is necessary for calculating the rotational angular velocity. Therefore, there is a problem that the detection resolution is limited by the slit interval.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotational speed detection device that is excellent in durability and detection resolution.

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、検出対象に一体回転可能に結合され、回転方向に関して異なる位置に少なくとも２つの突部を有するロータ（１１）と、このロータを取り囲むように配置されたステータ（１２）と、電圧ベクトルが所定の回転速度で回転するように前記ステータに回転探査電圧を印加する回転探査電圧印加手段（２５）と、前記ステータに流れる電流を検出する電流検出手段（２０Ｕ，２０Ｖ，２７）と、この電流検出手段によって検出された電流に基づいて、検出対象の回転速度を求める回転速度演算手段（２９，３０，３１；３５，３６）とを含む、回転速度検出装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a rotor (11) coupled to a detection object so as to be integrally rotatable and having at least two protrusions at different positions with respect to the rotation direction, and surrounding the rotor. A rotating probe voltage applying means (25) for applying a rotating probe voltage to the stator so that a voltage vector rotates at a predetermined rotational speed, and a current for detecting a current flowing through the stator. Detection means (20U, 20V, 27) and rotation speed calculation means (29, 30, 31; 35, 36) for obtaining the rotation speed of the detection target based on the current detected by the current detection means, This is a rotational speed detection device. The alphanumeric characters in parentheses indicate corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.

ロータの突部とは、ロータの回転に伴って、ステータ（とくにステータ歯）とのギャップが極小となる部分をいう。たとえば、軸直角断面が楕円形のロータは、その楕円形の長軸方向両端に２つの突部を有する。
ステータに回転探査電圧を印加して一定の大きさで定速回転する電圧ベクトルを形成すると、ロータの突極性のために、ステータに流れる電流が変動する。より具体的には、ロータの回転軸上に原点をとり、その回転軸に垂直な座標平面を想定すると、電流ベクトルの終点は、その座標平面上に楕円軌道を形成する。 The protrusion of the rotor refers to a portion where the gap with the stator (particularly the stator teeth) is minimized as the rotor rotates. For example, a rotor having an elliptical cross section at right angles has two protrusions at both ends of the elliptical long axis direction.
When a rotation exploration voltage is applied to the stator to form a voltage vector that rotates at a constant speed at a constant speed, the current flowing through the stator varies due to the saliency of the rotor. More specifically, assuming an origin on the rotation axis of the rotor and a coordinate plane perpendicular to the rotation axis, the end point of the current vector forms an elliptical orbit on the coordinate plane.

ロータが静止しているとき、電流ベクトルの終点は一定の楕円軌道を形成する。したがって、ステータに流れる電流は、電圧ベクトルの回転速度に対応した周期で変動する。ロータが回転しているとき、電流ベクトルの終点が描く楕円軌道は、その長軸方向が座標原点まわりに回転することになる。それに応じて、ステータに流れる電流は、電圧ベクトルの回転による周期変動に加えて、ロータ回転による影響を受ける。より具体的には、電圧ベクトルの回転速度およびロータの回転速度に応じた周期で変動することになる。 When the rotor is stationary, the end point of the current vector forms a constant elliptical trajectory. Therefore, the current flowing through the stator varies in a cycle corresponding to the rotation speed of the voltage vector. When the rotor is rotating, the elliptical orbit drawn by the end point of the current vector has its major axis rotated around the coordinate origin. Accordingly, the current flowing through the stator is affected by the rotor rotation in addition to the periodic fluctuation due to the rotation of the voltage vector. More specifically, it fluctuates at a cycle according to the rotation speed of the voltage vector and the rotation speed of the rotor.

そこで、この発明では、ステータに回転探査電圧を印加する一方で、ステータに流れる電流を検出し、この電流に基づいて検出対象の回転速度を求めるようにしている。
これにより、ブラシ等の接触部を要することなく回転速度の検出が可能であるので、耐久性の高い回転速度検出装置を実現できる。また、必要な検出分解能に応じて、電圧ベクトルの回転速度および電流検出手段の出力のサンプリング周期を調整することができる。したがって、電気的な処理によって必要な検出分解能を達成でき、構造的な制限から検出分解能が制約を受けるという問題がない。 Therefore, in the present invention, while the rotation exploration voltage is applied to the stator, the current flowing through the stator is detected, and the rotation speed of the detection target is obtained based on this current.
Thereby, since the rotation speed can be detected without requiring a contact portion such as a brush, a highly durable rotation speed detection device can be realized. Further, the rotation speed of the voltage vector and the sampling period of the output of the current detection means can be adjusted according to the required detection resolution. Therefore, the necessary detection resolution can be achieved by electrical processing, and there is no problem that the detection resolution is limited by structural limitations.

請求項２記載の発明は、前記回転速度演算手段は、電流ベクトルの位相が所定値となる基準点から前記電流検出手段によって検出される電流がピーク値をとるまでの経過時間を計測する経過時間計測手段（３１）を含み、この経過時間計測手段によって求められる経過時間と前記電圧ベクトルの回転速度とに基づいて前記ロータの回転速度を求めるものである、請求項１記載の回転速度検出装置である。 According to a second aspect of the present invention, the rotational speed calculating means measures an elapsed time from the reference point at which the phase of the current vector takes a predetermined value until the current detected by the current detecting means takes a peak value. The rotational speed detecting device according to claim 1, further comprising a measuring means (31) for obtaining a rotational speed of the rotor based on an elapsed time obtained by the elapsed time measuring means and a rotational speed of the voltage vector. is there.

電流ベクトルが所定の位相となる基準点（時間軸上の基準点）からステータの電流がピーク値をとるまでの経過時間は、ロータの回転位置に対応する。そこで、この経過時間の変動を監視することにより、ロータの回転速度を求めることができる。前記経過時間は電圧ベクトルの回転速度に依存するので、その「変動」も電圧ベクトルの回転速度に依存する。そこで、電圧ベクトルの回転速度と前記経過時間の変動とを用いることで、ロータの回転速度を求めることができる。ロータは検出対象と一体回転するので、ロータの回転速度は検出対象の回転速度に他ならない。 The elapsed time from the reference point (reference point on the time axis) at which the current vector has a predetermined phase to the peak of the stator current corresponds to the rotational position of the rotor. Therefore, the rotational speed of the rotor can be obtained by monitoring the variation in the elapsed time. Since the elapsed time depends on the rotation speed of the voltage vector, the “variation” also depends on the rotation speed of the voltage vector. Therefore, the rotational speed of the rotor can be obtained by using the rotational speed of the voltage vector and the fluctuation of the elapsed time. Since the rotor rotates integrally with the detection target, the rotation speed of the rotor is nothing but the rotation speed of the detection target.

前記経過時間計測手段は、具体的には、電流ベクトルが所定の位相となる基準点から、ロータの特定の突部に対応する電流ピークまでの経過時間を計測するものであることが好ましい。電流のピークは、ロータが電気角で１回転（３６０度）回転する間に２回現れる。その２回の電流ピークのうちの一つがロータの特定の突部に対応する。そこで、基準点から特定の突部に対応する電流ピークまでの経過時間を計測すると、この経過時間は、ロータの回転位置（電気角）に相当する。 Specifically, the elapsed time measuring means preferably measures the elapsed time from the reference point where the current vector has a predetermined phase to the current peak corresponding to the specific protrusion of the rotor. The current peak appears twice while the rotor rotates once (360 degrees) in electrical angle. One of the two current peaks corresponds to a specific protrusion of the rotor. Therefore, when the elapsed time from the reference point to the current peak corresponding to the specific protrusion is measured, this elapsed time corresponds to the rotational position (electrical angle) of the rotor.

たとえば、ロータが４個の突部を有する場合には、ロータが物理的に一回転すると、電気角では２回転（７２０度）回転することになり、電流ピークは４回現れる。この場合には、電気角の１回転毎に特定の電流ピークまでの経過時間を計測してもよいし、ロータが物理的に１回転（電気角で７２０度）回転する毎に特定の電流ピークまでの経過時間を計測してもよい。ロータの突部の数（２Ｎ個：Ｎ＝１，２，３，……）がさらに多い場合も同様である。 For example, when the rotor has four protrusions, when the rotor makes one physical rotation, the electrical angle rotates twice (720 degrees), and the current peak appears four times. In this case, the elapsed time to a specific current peak may be measured for each rotation of the electrical angle, or a specific current peak may be measured each time the rotor is physically rotated (720 degrees in electrical angle). You may measure the elapsed time until. The same applies when the number of the protrusions of the rotor (2N: N = 1, 2, 3,...) Is larger.

請求項３記載の発明は、前記回転速度演算手段は、前記電流検出手段によって検出される電流がピーク値をとる時間間隔を計測する時間間隔計測手段（３１）を含み、この時間間隔計測手段によって計測される時間間隔と前記電圧ベクトルの回転速度とに基づいて前記ロータの回転速度を求めるものである、請求項１記載の回転速度検出装置である。
電流ベクトルの終点が形成する楕円軌道は、ロータの回転に伴って回転する。したがって、ステータ電流のピーク間の時間間隔は、ロータの回転速度に対応する。そこで、この時間間隔に基づいて、ロータの回転速度を求めることができる。電流ピーク間の時間間隔は、回転探査電圧が形成する電圧ベクトルの回転速度に依存するので、この電圧ベクトルの回転速度と電流ピーク間の時間間隔とを用いることで、ロータの回転速度を求めることができる。 According to a third aspect of the present invention, the rotational speed calculating means includes time interval measuring means (31) for measuring a time interval at which the current detected by the current detecting means takes a peak value, and the time interval measuring means The rotational speed detection device according to claim 1, wherein the rotational speed of the rotor is obtained based on a measured time interval and a rotational speed of the voltage vector.
The elliptical orbit formed by the end point of the current vector rotates as the rotor rotates. Therefore, the time interval between the stator current peaks corresponds to the rotational speed of the rotor. Therefore, the rotational speed of the rotor can be obtained based on this time interval. Since the time interval between the current peaks depends on the rotation speed of the voltage vector formed by the rotational exploration voltage, the rotation speed of the rotor can be obtained by using the rotation speed of this voltage vector and the time interval between the current peaks. Can do.

前述のとおり、電流のピークは、ロータが電気角で１回転（３６０度）回転する間に２回現れる。その２回の電流ピークのうちの一つがロータの特定の突部に対応する。そこで、前記時間間隔計測手段は、ロータの特定の突部に対応する電流ピーク間の時間間隔を計測するものであることが好ましい。
前述のとおり、ロータが４個の突部を有する場合には、ロータが物理的に一回転すると、電気角では２回転（７２０度）回転することになり、電流ピークは４回現れる。この場合には、電気角の１回転中の特定の電流ピークを検出し、その電流ピーク間の時間間隔を計測してもよいし、ロータが物理的に１回転（電気角で７２０度）回転する毎の特定の電流ピークを検出し、その電流ピーク間の時間間隔を計測してもよい。ロータの突部の数（２Ｎ個：Ｎ＝１，２，３，……）がさらに多い場合も同様である。 As described above, the current peak appears twice while the rotor rotates once (360 degrees) in electrical angle. One of the two current peaks corresponds to a specific protrusion of the rotor. Therefore, it is preferable that the time interval measuring means measures a time interval between current peaks corresponding to a specific protrusion of the rotor.
As described above, when the rotor has four protrusions, when the rotor makes one physical rotation, the electrical angle rotates twice (720 degrees), and the current peak appears four times. In this case, a specific current peak during one electrical angle rotation may be detected, and the time interval between the current peaks may be measured, or the rotor may be physically rotated once (electrical angle 720 degrees). Each specific current peak may be detected and the time interval between the current peaks may be measured. The same applies when the number of the protrusions of the rotor (2N: N = 1, 2, 3,...) Is larger.

請求項４記載の発明は、前記回転速度演算手段は、前記電流検出手段の出力信号を周波数分析して電流周波数を求める周波数分析手段（３５）を含み、この周波数分析手段によって求められる電流周波数と前記電圧ベクトルの回転速度とに基づいて前記ロータの回転速度を求めるものである、請求項１記載の回転速度検出装置である。
前述のとおり、ステータ電流の周期はロータ回転速度に依存する。そこで、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）などの周波数分析によってステータ電流の周波数を求めることにより、ロータの回転速度を求めることができる。ステータ電流の周波数は、回転探査電圧が形成する電圧ベクトルの回転速度にも依存するので、この電圧ベクトルの回転速度とステータ電流の周波数とを用いることで、ロータの回転速度を推定できる。 According to a fourth aspect of the present invention, the rotational speed calculation means includes frequency analysis means (35) for obtaining a current frequency by frequency analysis of the output signal of the current detection means, and the current frequency obtained by the frequency analysis means The rotational speed detection device according to claim 1, wherein the rotational speed of the rotor is obtained based on the rotational speed of the voltage vector.
As described above, the period of the stator current depends on the rotor rotational speed. Therefore, the rotational speed of the rotor can be obtained by obtaining the stator current frequency by frequency analysis such as fast Fourier transform (FFT). Since the frequency of the stator current also depends on the rotation speed of the voltage vector formed by the rotational exploration voltage, the rotation speed of the rotor can be estimated by using the rotation speed of the voltage vector and the frequency of the stator current.

より具体的には、ロータが２つの突部を有するロータである場合には、ステータ電流のピークは、電圧ベクトルの１回転あたり２度生じる。そこで、電圧ベクトルの回転速度に相当する周波数（電圧周波数）の２倍から電流周波数を減じ、その結果を、「２」で除算することによって、ロータの回転速度を得ることができる。一般に、ロータが２Ｎ個の突部を持つときには、（２Ｎ×電圧周波数−電流周波数）／２Ｎによってロータ回転速度が求まる。 More specifically, if the rotor is a rotor having two protrusions, the stator current peak occurs twice per revolution of the voltage vector. Therefore, the rotational speed of the rotor can be obtained by subtracting the current frequency from twice the frequency (voltage frequency) corresponding to the rotational speed of the voltage vector and dividing the result by “2”. In general, when the rotor has 2N protrusions, the rotor rotational speed is obtained by (2N × voltage frequency−current frequency) / 2N.

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る回転速度検出装置の構成を説明するためのブロック図である。この回転速度検出装置は、装置本体（センサ本体）１と、信号処理部２とを備えている。
装置本体１は、図２に詳細を示すように、ロータ１１と、このロータ１１を取り囲むように配置されたステータ１２とを備えている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram for explaining the configuration of a rotational speed detection device according to an embodiment of the present invention. The rotational speed detection device includes a device main body (sensor main body) 1 and a signal processing unit 2.
As shown in detail in FIG. 2, the apparatus main body 1 includes a rotor 11 and a stator 12 disposed so as to surround the rotor 11.

この実施形態では、ロータ１１は、２つの突部１１ａ，１１ｂを有するロータである。ロータ１１は、軟磁性体からなり、回転軸１３まわりに回転可能に支持されている。このロータ１１は、回転軸１３を介して回転速度の検出対象に結合され、この検出対象とともに回転軸１３まわりに一体回転するものである。ロータ１１は、この実施形態では、回転軸１３に直角な断面が楕円形をなす形状に形成されている。この楕円形の長軸方向両端部が突部１１ａ，１１ｂである。すなわち、突部１１ａ，１１ｂは、ステータ１２とのギャップが極小になる部分である。 In this embodiment, the rotor 11 is a rotor having two protrusions 11a and 11b. The rotor 11 is made of a soft magnetic material and is supported so as to be rotatable around the rotation shaft 13. The rotor 11 is coupled to a rotational speed detection target via a rotary shaft 13 and rotates together with the detection target around the rotary shaft 13. In this embodiment, the rotor 11 is formed in a shape in which a cross section perpendicular to the rotation shaft 13 forms an ellipse. Both ends of the elliptical long axis direction are protrusions 11a and 11b. That is, the protrusions 11a and 11b are portions where the gap with the stator 12 is minimized.

ステータ１２は、ロータ１１をその回転方向に沿って取り囲むように配置されている。より具体的には、ステータ１２は、回転軸１３を中心とする回転対称形を有するステータ保持リング１５と、このステータ保持リング１５から回転軸１３に向かって内方に突出した３相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）のステータ歯１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗと、ステータ歯１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗにそれぞれ巻回された３相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）のステータ巻線１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗとを有している。ステータ歯１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗは、ステータ保持リング１５の内周部に等間隔で形成されており、それらの間に３つのスロット１７を区画している。これらのスロット１７に、３相のステータ巻線１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗがそれぞれ収容されている。ステータ巻線１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗは、この実施形態では、Ｙ字結線されている。ステータ巻線１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗは、それぞれ、装置本体１外に引き出されて、信号処理部２に接続されている。 The stator 12 is disposed so as to surround the rotor 11 along the rotation direction thereof. More specifically, the stator 12 includes a stator holding ring 15 having a rotationally symmetric shape around the rotation shaft 13, and a three-phase (U phase) projecting inward from the stator holding ring 15 toward the rotation shaft 13. , V-phase and W-phase) stator teeth 16U, 16V, 16W, and three-phase (U-phase, V-phase and W-phase) stator windings 18U, 18V, wound around the stator teeth 16U, 16V, 16W, respectively. 18W. The stator teeth 16U, 16V, and 16W are formed at equal intervals on the inner peripheral portion of the stator holding ring 15, and three slots 17 are defined between them. These slots 17 accommodate three-phase stator windings 18U, 18V, and 18W, respectively. The stator windings 18U, 18V, 18W are Y-connected in this embodiment. The stator windings 18U, 18V, 18W are each drawn out of the apparatus main body 1 and connected to the signal processing unit 2.

信号処理部２は、電流センサ２０Ｕ，２０Ｖと、マイクロコンピュータ２１と、インバータ回路２２とを備えている。３相のステータ巻線１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗは、インバータ回路２２に接続されている。インバータ回路２２は、電源（図示せず）に接続され、マイクロコンピュータ２１による制御に応じて、当該電源からの電力をステータ巻線１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗに供給するようになっている。３相のステータ巻線１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗのうちの２相のステータ巻線１８Ｕ，１８Ｖに、電流センサ２０Ｕ，２０Ｖがそれぞれ配置されており、これらによって、Ｕ相およびＶ相の電流が検出されるようになっている。電流センサ２０Ｕ，２０Ｖの出力信号は、マイクロコンピュータ２１のＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換ポート２３Ｕ，２３Ｖにそれぞれ与えられるようになっている。 The signal processing unit 2 includes current sensors 20U and 20V, a microcomputer 21, and an inverter circuit 22. The three-phase stator windings 18U, 18V, 18W are connected to the inverter circuit 22. The inverter circuit 22 is connected to a power source (not shown), and supplies power from the power source to the stator windings 18U, 18V, 18W according to control by the microcomputer 21. Current sensors 20U and 20V are respectively arranged in two-phase stator windings 18U and 18V out of the three-phase stator windings 18U, 18V and 18W, and thereby U-phase and V-phase currents are detected. It has become so. The output signals of the current sensors 20U and 20V are supplied to A / D (analog / digital) conversion ports 23U and 23V of the microcomputer 21, respectively.

マイクロコンピュータ２１は、プログラム処理（ソフトウェア処理）によって実現される複数の機能処理部を備えている。より具体的には、マイクロコンピュータ２１は、回転探査電圧印加手段としてのセンシング信号生成部２５と、２相／３相座標変換部２６と、Ｗ相電流演算部２７と、３相／２相座標変換部２８と、電流値演算部２９と、電流ピークタイミング抽出部３０と、回転速度演算部３１とを備えている。 The microcomputer 21 includes a plurality of function processing units realized by program processing (software processing). More specifically, the microcomputer 21 includes a sensing signal generation unit 25, a two-phase / three-phase coordinate conversion unit 26, a W-phase current calculation unit 27, and a three-phase / 2-phase coordinate as rotation exploration voltage application means. A conversion unit 28, a current value calculation unit 29, a current peak timing extraction unit 30, and a rotation speed calculation unit 31 are provided.

センシング信号生成部２５は、検出対象の回転速度に比較して充分に高い周波数（たとえば、４００Hz）の高周波正弦電圧をステータ巻線１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗに印加するための電圧指令値を生成する。より具体的には、Ｖ−Ｗ相通電、Ｗ−Ｕ相通電およびＵ−Ｖ相通電を順次繰り返させることにより、ロータ１１の回転軸１３まわりで空間的に回転する高周波電圧ベクトルを印加するための電圧指令値が生成される。この高周波電圧ベクトルは、αβ座標の原点まわりに定速回転する一定の大きさの電圧ベクトル（回転定電圧ベクトル）である（図３参照）。αβ座標とは、図３に示すように、ロータ１１の回転軸１３を原点とし、回転軸１３に直交する平面に定義される２次元座標であり、ロータ１１の回転によらずに静止している２相固定座標である。α軸方向は、３相固定座標であるＵＶＷ座標のＵ軸方向（Ｕ相ステータ歯１６Ｕの方向）に一致している。 The sensing signal generation unit 25 generates a voltage command value for applying a high-frequency sine voltage having a sufficiently high frequency (for example, 400 Hz) compared to the rotation speed to be detected to the stator windings 18U, 18V, 18W. More specifically, in order to apply a high-frequency voltage vector that spatially rotates around the rotation shaft 13 of the rotor 11 by sequentially repeating V-W phase energization, W-U phase energization, and U-V phase energization. The voltage command value is generated. This high-frequency voltage vector is a voltage vector (rotation constant voltage vector) of a constant magnitude that rotates at a constant speed around the origin of the αβ coordinate (see FIG. 3). As shown in FIG. 3, αβ coordinates are two-dimensional coordinates defined on a plane orthogonal to the rotation axis 13 with the rotation axis 13 of the rotor 11 as the origin, and remain stationary regardless of the rotation of the rotor 11. 2 phase fixed coordinates. The α-axis direction coincides with the U-axis direction (the direction of the U-phase stator teeth 16U) of the UVW coordinates that are the three-phase fixed coordinates.

この実施形態では、センシング信号生成部２５は、αβ座標での２相電圧指令値Ｖ_αβ（α軸電圧指令値Ｖ_αおよびβ軸電圧指令値Ｖ_β）を生成する。この２相電圧指令値Ｖ_αβが、２相／３相座標変換部２６によって、ＵＶＷ相の３相電圧指令値Ｖ_UVW（Ｕ相電圧指令値Ｖ_U、Ｖ相電圧指令値Ｖ_VおよびＷ相電圧指令値Ｖ_W）に変換される。この３相電圧指令値Ｖ_UVWに応じてインバータ回路２２が駆動されることにより、ステータ巻線１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗに高周波正弦電圧が印加される。その結果、空間的に回転する大きさ一定の高周波電圧ベクトルが、αβ座標軸原点（ロータ１１の回転軸１３）まわりで定速回転することになる。 In this embodiment, the sensing signal generator 25 generates a two-phase voltage command value V _αβ (α-axis voltage command value V _α and β-axis voltage command value V _β ) in αβ coordinates. This two-phase voltage command value V _αβ is converted into a UVW-phase three-phase voltage command value V _UVW (U-phase voltage command value V _U , V-phase voltage command value V _V and W-phase by the 2-phase / 3-phase coordinate conversion unit 26. Voltage command value V _W ). By driving the inverter circuit 22 according to the three-phase voltage command value V _UVW , a high frequency sine voltage is applied to the stator windings 18U, 18V, 18W. As a result, the high-frequency voltage vector having a constant magnitude that rotates spatially rotates at a constant speed around the origin of the αβ coordinate axis (the rotation axis 13 of the rotor 11).

Ｗ相電流演算部２７は、電流センサ２０Ｕ，２０Ｖによって検出されるＵ相検出電流ｉ_UおよびＶ相検出電流ｉ_Vに基づいて、Ｗ相検出電流ｉ_W（＝０−ｉ_U−ｉ_V）を演算する。以下、Ｕ相検出電流ｉ_U、Ｖ相検出電流ｉ_VおよびＷ相検出電流ｉ_Wを、「３相検出電流ｉ_UVW」と総称する。
３相／２相座標変換部２８は、電流センサ２０Ｕ，２０ＶおよびＷ相電流演算部２７から与えられる３相検出電流ｉ_UVWをαβ座標へと座標変換することにより、２相検出電流ｉ_αβ（α軸検出電流ｉ_αおよびβ軸検出電流ｉ_β）に変換する。 The W-phase current calculation unit 27 generates a W-phase detection current i _W (= 0−i _U −i _V ) based on the U-phase detection current i _U and the V-phase detection current i _V detected by the current sensors 20U and 20V. Is calculated. Hereinafter, the U-phase detection current i _U , the V-phase detection current i _V, and the W-phase detection current i _W are collectively referred to as “three-phase detection current i _UVW ”.
The three-phase / two-phase coordinate conversion unit 28 converts the three-phase detection current i _UVW given from the current sensors 20U and 20V and the W-phase current calculation unit 27 into αβ coordinates, thereby converting the two-phase detection current i _αβ ( α-axis detection current i _α and β-axis detection current i _β ).

電流値演算部２９は、３相／２相座標変換部２８から与えられる２相検出電流ｉ_αβに基づいて、電流の大きさｉを演算する。具体的には、次式(1)に従って、電流の大きさｉが演算される。
ｉ＝｛ｉ_α ²＋ｉ_β ²｝^1/2 … (1)
電流ピークタイミング抽出部３０は、電流値演算部２９によって求められた電流の大きさｉがピーク値（極大値）をとるタイミング（ピーク値タイミング）を検出する。より具体的には、電流ピークタイミング抽出部３０は、高周波電圧ベクトルの一周期内において、ピークホールド処理を行い、電流の大きさｉがピーク値をとるピーク値タイミングを演算する。このピーク値タイミングは、ロータ１１の位相（回転角）に対応する。電流ピークタイミング抽出部３０による処理の詳細は、後述する。 The current value calculation unit 29 calculates the current magnitude i based on the two-phase detection current i _αβ given from the three-phase / two-phase coordinate conversion unit 28. Specifically, the current magnitude i is calculated according to the following equation (1).
i = {i _α ² + i _β ² } ^1/2 (1)
The current peak timing extraction unit 30 detects a timing (peak value timing) at which the current magnitude i obtained by the current value calculation unit 29 takes a peak value (local maximum value). More specifically, the current peak timing extraction unit 30 performs a peak hold process within one cycle of the high frequency voltage vector, and calculates a peak value timing at which the current magnitude i takes a peak value. This peak value timing corresponds to the phase (rotation angle) of the rotor 11. Details of the processing by the current peak timing extraction unit 30 will be described later.

回転速度演算部３１は、電流ピークタイミング抽出部３０によって求められたピーク値タイミングに基づいて、ロータ１１の回転速度（回転角速度）ωを演算する。すなわち、高周波電圧ベクトルの前回の一周期中に求められたピーク値タイミングと、高周波電圧ベクトルの今回の一周期中に求められたピーク値タイミングとの時間差に基づいて、ロータ１１の回転速度ωが演算される。ロータ１１は、検出対象と一体的に回転するので、回転速度演算部３１によって求められる回転速度ωは、検出対象の回転速度に他ならない。この回転速度演算部３１によって求められた回転速度ωが検出結果として出力される。 The rotation speed calculation unit 31 calculates the rotation speed (rotation angular velocity) ω of the rotor 11 based on the peak value timing obtained by the current peak timing extraction unit 30. That is, based on the time difference between the peak value timing obtained during the previous cycle of the high-frequency voltage vector and the peak value timing obtained during the current cycle of the high-frequency voltage vector, the rotational speed ω of the rotor 11 is Calculated. Since the rotor 11 rotates integrally with the detection target, the rotation speed ω obtained by the rotation speed calculation unit 31 is none other than the rotation speed of the detection target. The rotation speed ω obtained by the rotation speed calculation unit 31 is output as a detection result.

図４は、センシング信号生成部２５によって生成されてステータ巻線１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗに印加される回転探査電圧に対する電流ベクトルの応答を説明するための図である。回転探査電圧の印加により形成される高周波電圧ベクトルは、図３に示されているように、一定の大きさを有し、αβ座標の原点（回転軸１３）まわりに定速で回転する。このとき、ロータ１１が２つの突部１１ａ，１１ｂを有するので、それに応じて電流ベクトルの大きさが変化する。より具体的には、ロータ１１の２つの突部１１ａ，１１ｂに対応する位置で電流ベクトルの大きさ、すなわち電流の大きさｉが極小値をとり、２つの突部１１ａ，１１ｂと直交する位置で電流の大きさｉが極大値をとる。その結果、電流ベクトルの終点は、αβ座標の原点のまわりに楕円形の軌跡４０を形成することになる。その楕円形の軌跡４０は、ロータ１１の２つの突部位置に対して電気角で直交する方向に長軸方向を有する。 FIG. 4 is a diagram for explaining the response of the current vector to the rotation search voltage generated by the sensing signal generator 25 and applied to the stator windings 18U, 18V, 18W. As shown in FIG. 3, the high-frequency voltage vector formed by the application of the rotation exploration voltage has a constant magnitude and rotates at a constant speed around the origin (rotation axis 13) of the αβ coordinate. At this time, since the rotor 11 has the two protrusions 11a and 11b, the magnitude of the current vector changes accordingly. More specifically, the magnitude of the current vector, that is, the magnitude i of the current takes a minimum value at the position corresponding to the two protrusions 11a and 11b of the rotor 11, and the position is orthogonal to the two protrusions 11a and 11b. Thus, the current i takes a maximum value. As a result, the end point of the current vector forms an elliptical locus 40 around the origin of the αβ coordinate. The elliptical locus 40 has a major axis direction in a direction orthogonal to the two protrusion positions of the rotor 11 by an electrical angle.

図５は、電流波形の一例を示す波形図である。すなわち、電流の大きさｉの時間変化の一例が示されている。高周波電圧ベクトルの一周期内において、電流ベクトルの終点が形成する楕円形の長軸方向両端位置に対応した２つのピーク値（極大値）が現れる。電流ピークタイミング抽出部３０は、この実施形態では、電流ベクトルの位相が０度（α軸方向）の状態をとる時間軸上の基準点から、電流の大きさｉが２つのピーク値のうちの特定の一方（すなわち、ロータ１１の２つの突部位置の特定の一方に対応するピーク値）をとるまでの時間を計測する。具体的には、図４に示す時間Ｔを計測する。この時間Ｔは、ロータ１１の回転位置（位相）に対応し、ロータ１１の回転によって変化することになる。ロータ１１が回転していないときには、時間Ｔは、ロータ１１の位相に対応した一定値となる。 FIG. 5 is a waveform diagram showing an example of a current waveform. That is, an example of the time change of the current magnitude i is shown. Within one cycle of the high-frequency voltage vector, two peak values (local maximum values) corresponding to the positions of both ends of the elliptical long axis formed by the end point of the current vector appear. In this embodiment, the current peak timing extraction unit 30 has a current magnitude i of two peak values from a reference point on the time axis where the phase of the current vector is 0 degree (α-axis direction). The time until a specific one (that is, a peak value corresponding to a specific one of the two protrusion positions of the rotor 11) is measured. Specifically, the time T shown in FIG. 4 is measured. This time T corresponds to the rotational position (phase) of the rotor 11 and changes as the rotor 11 rotates. When the rotor 11 is not rotating, the time T is a constant value corresponding to the phase of the rotor 11.

図６は、回転速度演算部３１による回転角速度演算の原理を説明するための図である。回転速度演算部３１は、今周期ｎ（ｎ＝１，２，３，４……）における時間Ｔ(n)（図５を併せて参照）と前周期ｎ−１における時間Ｔ(n-1)（図５を併せて参照）との差ΔＴ＝Ｔ(n)−Ｔ(n-1)を求める。この時間差ΔＴを、高周波電圧ベクトルの周期（周波数の逆数）で除することによって、ロータ１１の回転速度（回転角速度）ωが求まる。回転速度演算部３１は、時間差ΔＴを回転速度ωに対応するデータとして出力してもよいし、前述のようにして計算された回転速度ωを表すデータを出力してもよい。 FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of rotation angular velocity calculation by the rotation velocity calculation unit 31. The rotation speed calculation unit 31 calculates the time T (n) (see also FIG. 5) in the current cycle n (n = 1, 2, 3, 4...) And the time T (n−1) in the previous cycle n−1. ) (See also FIG. 5) ΔT = T (n) −T (n−1). By dividing this time difference ΔT by the period of the high-frequency voltage vector (the reciprocal of the frequency), the rotational speed (rotational angular speed) ω of the rotor 11 can be obtained. The rotation speed calculation unit 31 may output the time difference ΔT as data corresponding to the rotation speed ω, or may output data representing the rotation speed ω calculated as described above.

以上のようにこの実施形態によれば、２つの突部１１ａ，１１ｂを有するロータ１１の周囲に配置されたステータ１２に対して回転探査電圧（高周波回転電圧）を印加し、このときのステータ巻線１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗからの電流応答を検出することによって、ロータ１１の回転速度ωが求められる。したがって、ブラシ等の接触部が備えられていないので、高い耐久性を有する回転速度検出装置を提供できる。しかも、回転探査電圧の周波数を高くすれば、ロータ１１の回転角検出の時間間隔が短くなるから、回転速度検出の時間分解能に対する構造的な制限がなく、電気的な処理（ソフトウェア処理）を変更することによって、容易に必要な時間分解能を得ることができる。また、回転角の検出の位置分解能は、Ａ／Ｄ変換ポート２３Ｕ，２３Ｖにおけるサンプリング周期を短くすることによって増加することができるので、やはり、構造的な制限がなく、電気的な処理によって必要な位置分解能を達成できる。 As described above, according to this embodiment, the rotation exploration voltage (high-frequency rotation voltage) is applied to the stator 12 disposed around the rotor 11 having the two protrusions 11a and 11b, and the stator winding at this time is applied. The rotational speed ω of the rotor 11 is obtained by detecting the current response from the lines 18U, 18V, 18W. Therefore, since a contact portion such as a brush is not provided, a rotation speed detection device having high durability can be provided. In addition, if the frequency of the rotation exploration voltage is increased, the time interval for detecting the rotation angle of the rotor 11 is shortened, so there is no structural limitation on the time resolution for detecting the rotation speed, and the electrical processing (software processing) is changed. By doing so, the necessary time resolution can be easily obtained. Further, since the position resolution for detecting the rotation angle can be increased by shortening the sampling period in the A / D conversion ports 23U and 23V, there is no structural limitation, and it is necessary by electrical processing. Position resolution can be achieved.

図７は、この発明の他の実施形態に係る回転速度検出装置における回転速度演算の原理を説明するための図である。この実施形態の説明では、前述の図１〜図５を再び参照する。
この実施形態では、電流ピークタイミング抽出部３０は、ロータ１１の２つの突部１１ａ，１１ｂのうちの特定の一方に対応する電流ピーク（電流の大きさｉのピーク）を検出すると、その検出時刻ｔを出力する。この検出時刻ｔは、電流ベクトルの一周期内に定めた基準点から計測した時間ではなく、任意の基準時刻からの計測時間である。この計測時間は、電流ベクトルの周期毎にリセットされることなく複数の周期に渡って継続して計測される時間であり、たとえば、当該回転速度検出装置の動作中において継続して計測される時間であってもよい。 FIG. 7 is a view for explaining the principle of the rotational speed calculation in the rotational speed detection device according to another embodiment of the present invention. In the description of this embodiment, reference is again made to FIGS.
In this embodiment, when the current peak timing extraction unit 30 detects a current peak corresponding to a specific one of the two protrusions 11a and 11b of the rotor 11 (peak of current magnitude i), the detection time t is output. This detection time t is not a time measured from a reference point determined within one cycle of the current vector, but a measurement time from an arbitrary reference time. This measurement time is a time continuously measured over a plurality of cycles without being reset for each cycle of the current vector, for example, a time continuously measured during operation of the rotational speed detection device It may be.

回転速度演算部３１は、今周期ｎにおける時刻ｔ(n)と前周期ｎ−１における時刻ｔ(n-1)（図５を併せて参照）との差Δｔ＝ｔ(n)−ｔ(n-1)を求める。この時刻差Δｔを、高周波電圧ベクトルの周期（周波数の逆数）で除することによって、ロータ１１の回転速度ωが求まる。回転速度演算部３１は、時刻差Δｔを回転速度ωに対応するデータとして出力してもよいし、前述のようにして計算された回転速度ωを表すデータを出力してもよい。 The rotational speed calculation unit 31 calculates the difference Δt = t (n) −t () between the time t (n) in the current cycle n and the time t (n−1) in the previous cycle n−1 (see also FIG. 5). Find n-1). By dividing this time difference Δt by the period of the high-frequency voltage vector (the reciprocal of the frequency), the rotational speed ω of the rotor 11 can be obtained. The rotation speed calculation unit 31 may output the time difference Δt as data corresponding to the rotation speed ω, or may output data representing the rotation speed ω calculated as described above.

図８は、この発明のさらに他の実施形態に係る回転速度検出装置の構成を説明するためのブロック図である。この図８において、図１に示された各部に対応する部分を同一参照符号で示し、説明を省略する。
この実施形態では、マイクロコンピュータ２１が実行する機能処理部として、周波数分析部３５と、この周波数分析部３５の出力に基づいてロータ１１の回転速度（回転角速度）ωを求める回転速度演算部３６とが備えられている。 FIG. 8 is a block diagram for explaining the configuration of a rotational speed detection device according to still another embodiment of the present invention. In FIG. 8, portions corresponding to the respective portions shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
In this embodiment, as a function processing unit executed by the microcomputer 21, a frequency analysis unit 35, a rotation speed calculation unit 36 for obtaining a rotation speed (rotational angular velocity) ω of the rotor 11 based on an output of the frequency analysis unit 35, and Is provided.

周波数分析部３５は、電流値演算部２９が生成する電流の大きさｉの信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって周波数分析し、電流の大きさｉの周波数Ｆ_iを生成する。前述のとおり、電流の大きさｉは、高周波回転ベクトルの一周期内に２つの極大値を有する。そこで、回転速度演算部３６は、高周波電圧ベクトルの周波数Ｆ_Vをさらに用いて、次式(2)に従って、ロータ１１の回転速度（回転角速度）ωを求める。 The frequency analysis unit 35 frequency-analyzes the signal of the current magnitude i generated by the current value calculation unit 29 by fast Fourier transform (FFT), and generates the frequency F _i of the current magnitude i. As described above, the current magnitude i has two local maximum values within one period of the high-frequency rotation vector. Therefore, the rotation speed calculation unit 36 further uses the frequency F _V of the high-frequency voltage vector to determine the rotation speed (rotation angular speed) ω of the rotor 11 according to the following equation (2).

ω＝２π・（２Ｆ_V−Ｆ_i）／２ ……(2)
むろん、次式(3)に従って、回転周波数ｆの形式でロータ１１の回転速度を求めてもよい。
ｆ＝ω／２π＝（２Ｆ_V−Ｆ_i）／２ ……(3)
以上、この発明の３つの実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。 ω = 2π · (2F _V −F _i ) / 2 (2)
Of course, the rotational speed of the rotor 11 may be obtained in the form of the rotational frequency f according to the following equation (3).
f = ω / 2π = (2F _V −F _i ) / 2 (3)
While the three embodiments of the present invention have been described above, the present invention can also be implemented in other forms.

たとえば、前述の実施形態では、２つの突部を有するロータ１１の周囲に３つのステータ歯１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗを有するステータ１２を配置した構成の装置本体１を用いた例を説明したが、装置本体１は、図９や図１０に示す構成とすることもできる。図９の構成では、回転方向に関して９０度ずつの角度間隔で４つの突部を有するロータ１１の周囲に、６つのステータ歯１６Ｕ₁，１６Ｖ₁，１６Ｗ₁，１６Ｕ₂，１６Ｖ₂，１６Ｗ₂を有するステータ１２が配置されている。さらに、図１０の構成では、回転方向に関して６０度ずつの角度間隔で６つの突部を有するロータ１１の周囲に、９個のステータ歯１６Ｕ₁，１６Ｖ₁，１６Ｗ₁，１６Ｕ₂，１６Ｖ₂，１６Ｗ₂，１６Ｕ₃，１６Ｖ₃，１６Ｗ₃を有するステータ１２が配置されている。これらの構成を採用すれば、ロータ１１の回転位置をより高分解能で検出することができるので、それに応じて回転速度の検出分解能および検出精度を高めることができる。 For example, in the above-described embodiment, the example in which the apparatus main body 1 having the configuration in which the stator 12 having the three stator teeth 16U, 16V, and 16W is arranged around the rotor 11 having the two protrusions has been described. The main body 1 can be configured as shown in FIGS. 9 and 10. In the configuration of FIG. 9, six stator teeth 16U ₁ , 16V ₁ , 16W ₁ , 16U ₂ , 16V ₂ , 16W ₂ are disposed around the rotor 11 having four protrusions at an angular interval of 90 degrees with respect to the rotation direction. A stator 12 is disposed. Further, in the configuration of FIG. 10, nine stator teeth 16U ₁ , 16V ₁ , 16W ₁ , 16U ₂ , 16V ₂ , around the rotor 11 having six protrusions at angular intervals of 60 degrees with respect to the rotational direction. A stator 12 having 16W ₂ , 16U ₃ , 16V ₃ , 16W ₃ is arranged. If these configurations are adopted, the rotational position of the rotor 11 can be detected with higher resolution, and accordingly, the detection resolution and detection accuracy of the rotational speed can be increased accordingly.

また、前述の第１および第２の実施形態では、電流の大きさｉの２つのピーク値のうちの特定の一方のタイミングを抽出して回転速度ωを求めているが、両方のピーク値のタイミングを抽出することとすれば、回転速度検出の時間分解能をさらに向上できる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In the first and second embodiments described above, the rotational speed ω is obtained by extracting one specific timing of the two peak values of the current magnitude i. If the timing is extracted, the time resolution of the rotational speed detection can be further improved.
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

この発明の一実施形態に係る回転速度検出装置の構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the structure of the rotational speed detection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 前記回転速度検出装置の装置本体の構成を示す図解図である。It is an illustration figure which shows the structure of the apparatus main body of the said rotational speed detection apparatus. αβ座標および高周波回転ベクトルを示す図である。It is a figure which shows (alpha) (beta) coordinate and a high frequency rotation vector. 回転探査電圧に対する電流ベクトルの応答を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the response of the current vector with respect to a rotation search voltage. 電流波形の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of a current waveform. 回転角速度演算の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of rotation angular velocity calculation. この発明の他の実施形態に係る回転速度検出装置における回転速度演算の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of the rotational speed calculation in the rotational speed detection apparatus which concerns on other embodiment of this invention. この発明のさらに他の実施形態に係る回転速度検出装置の構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the structure of the rotational speed detection apparatus which concerns on further another embodiment of this invention. ロータおよびステータの他の構成例を示す図解図である。It is an illustration figure which shows the other structural example of a rotor and a stator. ロータおよびステータのさらに他の構成例を示す図解図である。It is an illustration figure which shows the further another structural example of a rotor and a stator.

Explanation of symbols

１…装置本体、２…信号処理部、１１…ロータ、１１ａ，１１ｂ…突部、１２…ステータ、１３…回転軸、１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗ…ステータ巻線、２０Ｕ，２０Ｖ…電流センサ、２１…マイクロコンピュータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Apparatus main body, 2 ... Signal processing part, 11 ... Rotor, 11a, 11b ... Projection, 12 ... Stator, 13 ... Rotating shaft, 18U, 18V, 18W ... Stator winding, 20U, 20V ... Current sensor, 21 ... Microcomputer

Claims

A rotor coupled to the detection target so as to be integrally rotatable, and having at least two protrusions at different positions with respect to the rotation direction;
A stator arranged to surround the rotor;
Rotation exploration voltage application means for applying a rotation exploration voltage to the stator so that a voltage vector rotates at a predetermined rotation speed;
Current detecting means for detecting a current flowing through the stator;
A rotational speed detection device including rotational speed calculation means for obtaining a rotational speed of a detection target based on the current detected by the current detection means.

The rotation speed calculation means includes
Including elapsed time measuring means for measuring an elapsed time from a reference point at which the phase of the current vector takes a predetermined value until the current detected by the current detecting means takes a peak value;
The rotational speed detection device according to claim 1, wherein the rotational speed of the rotor is obtained based on the elapsed time obtained by the elapsed time measuring means and the rotational speed of the voltage vector.

The rotation speed calculation means includes
A time interval measuring means for measuring a time interval at which the current detected by the current detecting means takes a peak value;
The rotational speed detecting device according to claim 1, wherein the rotational speed of the rotor is obtained based on the time interval measured by the time interval measuring means and the rotational speed of the voltage vector.

The rotation speed calculation means includes
Frequency analysis means for obtaining a current frequency by frequency analysis of the output signal of the current detection means,
The rotational speed detection device according to claim 1, wherein the rotational speed of the rotor is obtained based on a current frequency obtained by the frequency analysis means and a rotational speed of the voltage vector.